Новые функционально-градиентные алмазосодержащие материалы с керамической матрицей на основе TiB2-TiN,TiN-Ti5Si3 и TiN-AIN-Ti5Si3

• Автор: Акулинин, Павел Владимирович
• Шифр специальности: 05.16.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 150 с. : ил.

1.1. Традиционные способы получения алмазосодержащих материалов

1.1.1. Спекание алмазного порошка без связующего материала

1.1.2. Спекание смеси порошков алмаза и связки

1.1.3. Получение алмазного композиционного материала путем пронитки инфильтрации алмазного порошка связкой при высоких давлениях и температурах.
1.1.4. Спекание алмазного порошка, поверхность частиц которого покрыта связующим материалом.
1.2. Общая характеристика процессов самораспространяющегося высокотемпературного синтеза СВС.

1.2.1. Силовое СВСкомпактирование.

1.3. Применение твердофазных нитридов как источников азота для процесса СВС.

1.4. Научные и технологические основы создания методом СВС новых алмазосодержащих материалов и изделий

1.4.1. Закономерности поведения синтетического алмаза в волне горения СВС

1.5. Пути повышения сохранности алмаза в волне горения СВС

1.5.1. Создание многослойных функциональноградиентных материалов. .
1.5.2. Введение в смесь газовыделяющих добавок.Зо
1.5.3. Использование низкоэкзотермических составов с невысокой температурой горения и относительно высокой линейной скоростью
распространения волны горения.
1.6. Алмазные пленки, полученные методом плазмохимического осаждения.
1.6.1. Методы осаждения алмазных пленок.
1.6.2. Метод осаждения из СВЧ плазмы.
1.6.3. Строение и состав пленок поликристаллического алмаза
ГЛАВА 2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
2.1. Исходные материалы.
2.1.1. Свойства исходных алмазных порошков
2.2. Методика исследований
ГЛАВА 3. САМОРАСПРОСТРАНЯЮЩИЙСЯ ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНЫЙ СИНТЕЗ АЛМАЗОСОДЕРЖАЩИХ ФГМ КЕРАМИЧЕСКОЙ МАТРИЦЕЙ НА ОСНОВЕ Т1В2Т1М.
3.1. Определение объемного содержания фаз в продуктах синтеза.
3.2. Определение прочности рекуперированных алмазных зерен
3.3. Результаты электронной микроскопии.
3.4. Выводы.
ГЛАВА 4. САМОРАСПРОСТРАНЯЮЩИЙСЯ ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНЫЙ СИНТЕЗ АЛМАЗОСОДЕРЖАЩИХ ФГМ С КЕРАМИЧЕСКОЙ МАТРИЦЕЙ НА ОСНОВЕ ТЬТШ.
4.1. Определение объемного содержания фаз в продуктах синтеза.
4.2. Определение прочности рекуперированных алмазных зерен
4.3. Результаты электронной микроскопии.
4.4. Определение влияния предварительной обработки гидрирования и плакирования исходного алмазного порошка на его сохранность в
процессе проведения силового СВСкомпактирования
4.4.1. Определение объемного содержания фаз в продуктах синтеза
4.4.2. Анализ микроструктуры алмазных зерен.
4.4.3. Измерение размеров рекуперированных алмазных зерен.
4.4.4. Измерение абразивной способности.
4.5. Выводы.
ГЛАВА 5. САМОРАСПРОСТРАНЯЮЩИЙСЯ ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНЫЙ СИНТЕЗ АЛМАЗОСОДЕРЖАЩИХ ФГМ С КЕРАМИЧЕСКОЙ МАТРИЦЕЙ НА ОСНОВЕ ТЬТШАЬК
5.1. Определение объемного содержания фаз в продуктах синтеза
5.2. Результаты электронной микроскопии
5.3. Измерение абразивной способности
5.4. Выводы
ГЛАВА 6. ПРИМЕНЕНИЕ МЕТОДОВ СВС И ПЛАЗМОХИМИЧЕСКОГО ОСАЖДЕНИЯ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ НОВЫХ МАТЕРИАЛОВ.
6.1. Условия эксперимента
6.2. Морфология поверхности
6.3. Спектроскопия КР
6.4. Рентгенофазовый анализ
6.5. Трибологическое исследование полученных образцов
6.6. Выводы
ВЫВОДЫ.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ


Образование прослойки новой карбидной фазы на границе раздела металл алмаз. К этому типу взаимодействия относятся переходные металлы IV VI групп, а также кремний и бор и, повидимому, отчасти щелочноземельные металлы. Растворение вещества твердой фазы алмаза в жидком металле металл не растворяется и не диффундирует в твердую фазу. Этот тип взаимодействия обнаруживается у металлов VIII и отчасти VII групп периодической системы. Отсутствие химического взаимодействия и взаимного растворения компонентов, неизменность поверхности раздела. Экспериментально установлено, что медь, золото, серебро, германий, олово, свинец не образуют взаимных растворов и химических соединений,. Большой интерес представляют контактные взаимодействия алмаза с материалами, сопровождающиеся возникновением достаточно прочной связи между реагентами. Экспериментально установлено, что в результате контактного взаимодействия алмаза с расплавами, в состав которых входят карбидообразующие элементы, на межфазной границе образуется прослойка новой фазы продукт реакции. При этом различают протекание двух основных стадий реакции на межфазной границе с образованием карбида диффузионный перенос реагирующих элементов к реакционной зоне. Анализ состава переходной зоны между алмазом и адгезионноактивным сплавом позволил обнаружить в нем существование областей, содержащих различные карбиды, соответствующие карбидным фазам диаграммы состояния системы металл углерод. Например, промежуточная фаза для хромового расплава состоит из трех слоев образовавшихся карбидов СГ3С2, Сг7Сз и
Сг2зС6. Слои карбидов хрома примыкают друг к другу смешанные же многофазные области не были обнаружены. Такое строение промежуточного слоя наблюдается при процессах диффузионного насыщения поверхности твердых тел, сопровождающихся химическими реакциями и фазовыми превращениями. Значительный интерес представляют работы по изучению взаимодействия алмаза с кремнием и бором, поскольку их используют в качестве связки алмазных частиц при создании сверхтвердых композиционных материалов. Известно, что введение небольшого количества этих элементов в неактивную к алмазу медь резко снижает краевой угол смачивания алмаза расплавом. Этот результат объясняется протеканием химической реакции карбидообразования на межфазной границе. Чистый кремний в расплавленном состоянии в вакууме при К смачивает природный алмаз, образуя на поверхности ориентированно расположенную монокристаллическую пленку гексагонального вЮ и небольшое количество поликристаллического вЮ кубической модификации. Пленка такого же состава образуется при давлении 6 Па и температуре около К, что связывают с понижением температуры плавления кремния под высоким давлением. При взаимодействии синтетического алмазного микропорошка с кремнием, а также порошка графита с кремнием в условиях Р 6е 9 Па, Т К замечено образование лишь кубического С, стабильного в условиях высоких Р и Т. Отсутствием заметного ориентирующего влияния очень дефектной поверхности порошков алмаза и графита на процесс кристаллизации карбида кремния и различием в температурных условиях, повидимому, можно объяснить изменение в фазовом составе обнаруженных карбидных прослоек. Представляют интерес работы по созданию алмазных спеков с использованием связок, не плавящихся в условиях высоких Р и Т. В литературе описано применение карбида бора как связующего материала. Содержание связки в смеси изменяется от 5 до объемы. В шихту также может быть добавлен нитрид бора кубической модификации. Поликристаллы получают спеканием при давлении до 7,6 9 Па и температуре до К. Описаны также процессы, в которых связывание алмазных частиц осуществляется кубическим нитридом бора. Исходным . ВН,екс ВНкуб и одновременно спекание алмазных зерен. Известно применение небольших добавок бора, улучшающих спекание алмазного порошка при высоких Р и Т. В таблице 1 представлены физические и механические свойства алмаза и кубического нитрида бора, а также карбидов бора и кремния, которые можно применять при спекании сверхтвердого композиционного материала.